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淺析嵌入式系統支柱學(xué)科的交叉與融合
一、嵌入式系統簡(jiǎn)介
�。ㄒ唬┣度胧较到y的產(chǎn)生
嵌入式系統誕生于微型機時(shí)代，經(jīng)過(guò)微型計算機的嵌入式專(zhuān)用化的短暫探索后，便進(jìn)入到嵌入式系統獨立的微控制器發(fā)展時(shí)代。直接在嵌入式處理器與外圍集成電路技術(shù)基礎上發(fā)展的帶處理器內核的單片機，即微控制器的智能化電子系統。即便有處理器內核，也是嵌入式處理器而非通用微處理器。
�。ǘ⿲�(zhuān)用計算機探索的失敗之路
無(wú)論是工控機，還是單板機，都無(wú)法徹底地滿(mǎn)足嵌入式系統的微小體積、極低價(jià)位、高可靠性的要求。人們便直接將微型計算機體系結構進(jìn)行簡(jiǎn)化，集成到一個(gè)半導體芯片中，做成單片微型計算機。Motolora公司的6801系列就是由6800系列微型機簡(jiǎn)化后集成的單片微型計算機。單片微型計算機徹底解決了嵌入式系統的極小體積、極低價(jià)位，但在高可靠性及對象可控性方面沒(méi)有本質(zhì)上的改進(jìn)。
�。ㄈ┣度胧较到y的獨立發(fā)展道路
嵌入式系統的微控制器（MCU）發(fā)展道路，是一條擺脫“專(zhuān)用計算機”羈絆，獨立發(fā)展的道路。這是一條由IntelMCS51單片機、iDCX51實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統開(kāi)辟的單片機獨立發(fā)展的道路。MCS51是一個(gè)在微電子學(xué)、集成電路基礎上，按照嵌入式應用要求，原創(chuàng )的嵌入式處理器。MCS51原創(chuàng )的體系結構、控制型的指令系統與布爾空間、外部總線(xiàn)方式、特殊功能寄存器（SFR）的管理模式，奠定了嵌入式系統的硬件結構基礎；iDCX51是專(zhuān)門(mén)與MCS51單片機配置，滿(mǎn)足嵌入式應用要求原創(chuàng )的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統。
二、嵌入式系統的四個(gè)支柱學(xué)科
目前，嵌入式系統尚未形成獨立的學(xué)科體系。從“嵌入式系統”的誕生、獨立的單片機發(fā)展道路、微控制器技術(shù)發(fā)展的內涵、嵌入式系統的多種解決方案來(lái)看，“嵌入式系統”是四個(gè)支柱學(xué)科的交叉與融合，并以平臺模式進(jìn)行學(xué)科定位與分工。
�。ㄒ唬┧膫�(gè)支柱學(xué)科的關(guān)系
嵌入式系統的四個(gè)支柱學(xué)科是微電子學(xué)科、計算機學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科、對象學(xué)科。微電子學(xué)科是嵌入式系統發(fā)展的基礎，對象學(xué)科是嵌入式系統應用的歸宿學(xué)科，計算機學(xué)科與電子技術(shù)學(xué)科是嵌入式系統技術(shù)發(fā)展的重要保證。
�。ǘ╊I(lǐng)銜的微電子學(xué)科
微電子學(xué)科與半導體集成電路的領(lǐng)銜作用，在于它為嵌入式系統的應用提供了集成電路基礎。電子技術(shù)學(xué)科、計算機學(xué)科的許多重要成果，最終都會(huì )體現在集成電路中，從早期的數字電路集成，到如今的�；旌�、軟/硬件結合、以IP為基礎的知識與知識行為集成。
�。ㄈ槠脚_服務(wù)的計算機學(xué)科
現代計算機出現后，在計算機學(xué)科中形成了兩大學(xué)科分支，即通用計算機學(xué)科與嵌入式計算機學(xué)科。通用計算機學(xué)科與嵌入式計算機學(xué)科有不同的技術(shù)發(fā)展方向與技術(shù)內涵。由于嵌入式計算機學(xué)科與對象學(xué)科、微電子學(xué)科緊密相關(guān)，而嵌入式計算機學(xué)科與原有計算機學(xué)科內容有較大差異，不能用通用計算機的概念來(lái)詮釋嵌入式系統，因此、嵌入式計算機要加強與微電子學(xué)科、電子學(xué)科、對象學(xué)科的溝通，共同承擔起嵌入式系統新學(xué)科的建設任務(wù)。在嵌入式系統中，計算機學(xué)科要承擔起嵌入式系統應用平臺的構建任務(wù)，它包括嵌入式系統的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、計算機工程方法、編程語(yǔ)言、程序設計方法等內容。
�。ㄋ模⿵V泛服務(wù)的電子技術(shù)學(xué)科
在嵌入式系統中，電子技術(shù)學(xué)科提供了最廣泛的技術(shù)服務(wù)。電子技術(shù)將微電子領(lǐng)域的集成電路設計，迅速從電路集成、功能集成、技術(shù)集成發(fā)展到知識集成；為計算機學(xué)科提供嵌入式系統的硬件設計技術(shù)支持；在對象學(xué)科中，廣大的應用工程師在嵌入式軟硬件平臺上實(shí)現最廣泛的應用。
�。ㄎ澹⿲ο髮W(xué)科的最終出路
對象學(xué)科是嵌入式系統的最終用戶(hù)學(xué)科。對象學(xué)科幾乎囊括了所有的科技領(lǐng)域，形成了嵌入式系統一個(gè)無(wú)限大的應用領(lǐng)域。對于對象學(xué)科來(lái)說(shuō)，嵌入式系統只是一個(gè)智能化的工具，對象學(xué)科要在嵌入式系統上構建本領(lǐng)域的一個(gè)嵌入式應用系統。嵌入式應用系統的技術(shù)基礎是本學(xué)科的基礎理論與應用環(huán)境、應用要求。同時(shí)，在應用中要不斷給微電子、集成電路設計、嵌入式計算機學(xué)科提出技術(shù)要求，以便不斷提升嵌入式系統平臺的技術(shù)水平。
三、平臺模式下的學(xué)科
�。ㄒ唬┢脚_模式的由來(lái)
平臺模式是知識經(jīng)濟時(shí)代的一種基本的產(chǎn)業(yè)、科技模式，是人類(lèi)知識分離性規律、集成性規律發(fā)展到高級階段上的必然現象。它將一體化的產(chǎn)業(yè)、科技模式變革為知識平臺媒介下的平臺模式。只要對比上世紀60年代收音機產(chǎn)業(yè)與90年代的VCD/DVD產(chǎn)業(yè)，就會(huì )發(fā)現一體化產(chǎn)業(yè)模式與平臺產(chǎn)業(yè)模式的本質(zhì)差異。
�。ǘ┣度胧较到y的平臺模式
按照知識的分離性發(fā)展規律，知識創(chuàng )新者不從事知識應用，知識應用者不需要了解創(chuàng )新知識原理；按照集成性發(fā)展規律要求，知識創(chuàng )新者應該將創(chuàng )新知識成果集成到工具之中，轉化為知識平臺，知識應用者應該在知識平臺基礎上實(shí)現創(chuàng )新知識應用。對象學(xué)科領(lǐng)域是嵌入式系統的最終用戶(hù)，對象學(xué)科領(lǐng)域的電子技術(shù)應用工程師應該在一個(gè)現成的嵌入式系統平臺上實(shí)現嵌入式應用系統設計。微電子學(xué)科、嵌入式計算機學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科（非對象學(xué)科領(lǐng)域中的應用工程師）不是嵌入式系統最終用戶(hù)，這些學(xué)科的重要任務(wù)是將創(chuàng )新科技成果轉化成形形色色的知識平臺。
�。ㄈ┢脚_模式下的學(xué)科定位與分工
嵌入式系統中四個(gè)支柱學(xué)科的定位，除了學(xué)科知識結構的定位外，還要體現出在知識平臺模式中的定位。這種平臺模式的定位，是一種3+1的定位。即微電子學(xué)科、計算機學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科為嵌入式應用構筑各種類(lèi)型的應用平臺，不介入嵌入式系統的具體應用；對象學(xué)科一定要在嵌入式系統應用平臺基礎上，實(shí)現嵌入式系統在本學(xué)科領(lǐng)域中的產(chǎn)品化應用，不必介入嵌入式系統的平臺構建。
嵌入式系統是一個(gè)無(wú)限大的空間，不論是嵌入式系統平臺構建還是嵌入式系統平臺應用，都有無(wú)限廣闊的發(fā)展空間，關(guān)鍵是把握好自己的“定位”與“分工”，了解學(xué)科的“交叉”與“融合”。
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